低気圧
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アイスランド上空の低気圧。

気象学では、低気圧域（LPA）、低域、または低気圧は、周囲の場所よりも大気圧が低い領域です。これは高気圧の反対です。低気圧域は一般的に悪天候（曇り、風が強く、雨や嵐の可能性など）と関連付けられ、[ 1 ]高気圧域は弱い風と晴天と関連付けられていません。[ 2 ]北半球では風が低気圧の周りを反時計回りに、南半球では反対のコリオリの力により時計回りに循環します。低気圧システムは、大気の上層（上空）で発生する風の発散領域の下に形成されます。低気圧域の形成プロセスは、サイクロン生成として知られています。気象学では、上空の大気の発散は次の2種類の場所で発生します。

これらの谷の前方の上空の発散する風は、空気が地表から上方に流れるときに下の対流圏内で大気の揚力を引き起こし、この上昇運動が地表近くの空気を圧縮する重力の力を部分的に打ち消すため、地表の気圧が低下します。

低気圧は、砂漠やその他の陸塊への太陽光の入射量が多くなることで生じる局所的な加熱によって発生します。局所的な暖かい空気の領域は周囲よりも密度が低いため、この暖かい空気が上昇し、地球表面のその部分付近の大気圧が低下します。大陸上の大規模な低気圧は、モンスーン循環の推進力となります。低気圧領域は、暖かい水上での組織化された雷雨活動によっても発生する可能性があります。熱帯収束帯に合わせて熱帯地方でこれが発生すると、モンスーン トラフと呼ばれます。モンスーンのトラフは、8 月に北限に達し、2 月に南限に達します。対流性低気圧が熱帯地方で十分に高温の循環を獲得すると、熱帯低気圧と呼ばれます。熱帯低気圧は、世界中で 1 年を通してどの月でも発生する可能性がありますが、12 月には北半球でも南半球でも発生する可能性があります。

大気の上昇は、気温が上昇して露点以下に下がると、断熱冷却によって雲を発生させます。低気圧特有の曇り空は、日中の気温の極端な変化を和らげる働きをします。雲は太陽光を反射するため、入射する短波太陽放射が減少し、日中の気温が低下します。夜間は、地表からの熱エネルギーなど、出射する長波放射を雲が吸収するため、季節を問わず夜間の最低気温が暖かくなります。低気圧が強いほど、その周辺で吹く風も強くなります。世界的に、低気圧はチベット高原とロッキー山脈の風下側に最も多く発生します。ヨーロッパ（特にイギリス諸島とオランダ）では、繰り返し発生する低気圧は通常「低レベル」と呼ばれます。

形成

サイクロン生成とは、大気中の低気圧性循環、あるいは低気圧域の発達と強化のことである。 [ 3 ]サイクロン生成はサイクロリシスの反対で、高気圧（高気圧系）に相当する高気圧性低気圧（高気圧発生）が存在する。高気圧発生は高気圧域の形成に関わる。[ 4 ]サイクロン生成は、何らかのサイクロンの発生につながる様々なプロセスの総称である。気象学者は、地球の自転方向に循環する気圧系を「サイクロン」と呼び、[ 5 ] [ 6 ]通常は低気圧域と一致する。[ 7 ] [ 8 ]最も大きな低気圧は、総観規模に位置する寒核極性低気圧と温帯低気圧である。熱帯低気圧、メソサイクロン、極性低気圧などの暖核サイクロンは、より小さなメソ規模に位置する。亜熱帯低気圧は、その中間の規模である。[ 9 ] [ 10 ]低気圧の発生は、マイクロスケールから総観スケールまで、様々なスケールで発生する可能性があります。ロスビー波とも呼ばれる大規模なトラフは、総観スケールです。[ 11 ]大規模なトラフの周りの流れに埋め込まれた短波のトラフは、規模が小さく、本質的にはメソスケールです。[ 12 ]ロスビー波とロスビー波の周りの流れに埋め込まれた短波はどちらも、北半球と南半球の両方にある極低気圧の赤道方向に移動します。 [ 13 ]これらすべてに重要な側面が1つあります。それは、対流圏内での鉛直上昇です。このような上昇運動により、局所的な大気柱の質量が減少し、地表気圧が低下します。[ 14 ]

温帯低気圧は、上空の短波または上層のジェット気流の通過により気象前線に沿った波として形成され、ライフサイクルの後半で寒核低気圧として閉塞します。 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]極低気圧は、小規模で短命な低気圧システムで、北半球と南半球の両方で主極前線の極側の海域で発生します。メソスケール気象システムというより大きなクラスの一部です。極低気圧は、従来の天気予報では検出が困難な場合があり、船舶や沖合プラットフォームなどの高緯度での作業に危険をもたらします。これらは、少なくとも毎秒17メートル（38マイル）の地表近くの風を伴う活発なシステムです。[ 19 ]

このハドレーセルの描写は、低気圧を維持するプロセスを示しています。上空の発散風によって気圧が低下し、地表で収束し、上昇気流を引き起こします。

熱帯低気圧は、激しい雷雨活動によって引き起こされる潜熱によって形成され、明確に定義された循環を持つ暖核型です。[ 20 ]熱帯低気圧の形成には特定の基準を満たす必要があります。ほとんどの場合、少なくとも 50 メートル (160 フィート) の深さまで、少なくとも 26.5 °C (79.7 °F) の水温が必要です。[ 21 ]この温度の海水では、上空の大気が不安定になり、対流と雷雨が発生します。[ 22 ]もう 1 つの要因は高度とともに急速に冷却されることで、これにより熱帯低気圧の動力源となる凝結熱が放出されます。 [ 21 ]特に下層から中層対流圏では、高湿度が必要です。大気中に大量の水分があると、擾乱が発生しやすい条件になります。[ 21 ]高い風シアは嵐の循環を乱すため、風シアは低く抑える必要があります。[ 21 ]最後に、形成期の熱帯低気圧には、既存の擾乱された気象システムが必要であるが、循環がなければ低気圧は発達しない。[ 21 ]メソサイクロンは陸上で暖核低気圧として形成され、竜巻の形成につながる可能性がある。[ 23 ]ウォータースパイクもメソサイクロンから発生する可能性があるが、不安定性が高く、垂直方向の風のシアが低い環境で発生することが多い。[ 24 ]

砂漠では、通常であれば蒸発冷却をもたらす地面や植物の水分が不足すると、下層の空気が太陽によって激しく急速に加熱されることがあります。熱い空気は周囲の冷たい空気よりも密度が低いです。これが熱い空気の上昇と相まって、低気圧と呼ばれる低圧域を形成します。 [ 25 ]モンスーンの循環は広い範囲の陸地で形成される低気圧によって引き起こされ、その強さは近くの海よりも陸地が急速に温まることによって決まります。これにより、陸地に向かって一定の風が吹き、湿った地表近くの空気を海上に運びます。[ 26 ]同様の降雨は、山によって湿った海上の空気が持ち上げられること、[ 27 ]地表加熱、[ 28 ]地表での収束、[ 29 ]上空の発散、または地表での嵐による流出によっても発生します。[ 30 ]上昇気流がどのように発生するかにかかわらず、気圧が低い場所では空気が膨張するため冷やされ、その結果、凝結が発生します。冬には、陸地は急速に冷えますが、海は比熱が高いため、熱をより長く保ちます。海上の熱い空気は上昇し、低気圧と陸から海へのそよ風を作り出します。一方、陸地上には乾燥した高気圧の大きな領域が形成され、冬季の冷却によってさらに増加し​​ます。[ 26 ]モンスーンは、海風や陸風に似ています。これらの用語は通常、あらゆる場所の海岸線近くの局所的な日周（毎日の）循環サイクルを指しますが、規模がはるかに大きく、また強く、季節性があります。[ 31 ]

気候学

中緯度および亜熱帯

海洋上の典型的な温帯低気圧のQuikSCAT画像。閉塞前線の極側で最大風速が観測されていることに注目してください。

大型の極低気圧は、中緯度、北極の南、南極の北を通過するシステムの方向を決定するのに役立ちます。北極振動は、北半球でこの影響の大きさを測るために使用される指標を提供します。[ 32 ]温帯低気圧は、大陸の東海岸近くまたは海洋の西側上空の気候学上の谷の位置の東で発生する傾向があります。[ 33 ]南半球の温帯低気圧の研究では、緯度30 度から70 度の間に、6 時間ごとに平均 37 個の低気圧が存在しています。[ 34 ]北半球での別の研究では、毎年冬に約 234 個の重要な温帯低気圧が発生することが示唆されています。[ 35 ]ヨーロッパ、特に英国とオランダでは、繰り返し発生する温帯低気圧は通常、低気圧として知られています。[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] これらは年間を通して雨天をもたらす傾向があります。また、ソノラ砂漠、メキシコ高原、サハラ砂漠、南アメリカ、東南アジアなどの亜熱帯大陸部では、夏季に温暖低気圧が発生します。[ 25 ]温暖低気圧は、チベット高原やロッキー山脈の風下で最もよく見られます。[ 33 ]

モンスーンの谷

2月の太平洋におけるITCZとモンスーントラフの位置。オーストラリア沖と東太平洋の赤道域における収束流線の領域で示されている。

モンスーンの谷または熱帯収束帯では、ハドレー循環の一部として、低気圧の細長い領域が形成される。 [ 39 ]西太平洋のモンスーンの谷は、反対側の半球の冬季地表リッジが最も強い夏の終わりに緯度の頂点に達する。8月には東アジアで北緯40度まで、2月にはオーストラリアで北緯20度まで到達することがある。その極方向への進行は、さまざまな大陸の最も暖かい部分で低気圧が発達する特徴を持つ夏季モンスーンの開始によって加速される。[ 40 ] [ 41 ]大陸上の大規模な低気圧は、モンスーン循環を駆動する圧力勾配を作り出すのに役立つ。[ 42 ]南半球では、オーストラリアモンスーンに伴うモンスーントラフが2月に最南端の緯度に達し、[ 43 ]西北西/東南東軸に沿って移動する。世界の熱帯雨林の多くは、これらの気候学的低気圧と関連している。[ 44 ]

熱帯低気圧

ジャマイカ海峡で勢力を強めるハリケーン・デニスの目に見える画像。

熱帯低気圧は通常、北緯5度線と南緯5度線から555 km (345 マイル) 以上、または極方向で発生する必要があり、コリオリの力によって低気圧の中心に向かう風が逸らされ、循環が形成される。[ 21 ]世界的に、熱帯低気圧の活動は上空の気温と海面温度の差が最も大きくなる晩夏にピークを迎える。しかし、それぞれの特定の流域には独自の季節パターンがある。世界規模で見ると、5月は最も活動が低い月で、9月は最も活動的な月である。[ 45 ]世界の熱帯低気圧の約3分の1は西太平洋で発生し、地球上で最も活発な熱帯低気圧流域となっている。[ 46 ]

関連する天気

北半球の低気圧域周辺の流れ（黒で表示）の模式図。圧力傾度力は青い矢印で、コリオリの加速度（常に速度に垂直）は赤い矢印で表されている。

風は最初、高気圧から低気圧へと加速されます。[ 47 ]これは、 2つの気団の密度（または温度と湿度）の差によるものです。より強い高気圧にはより冷たい、または乾燥した空気が含まれるため、気団の密度が高くなり、寒冷前線に先立って低気圧付近の暖かい、または湿った地域に向かって流れます。高気圧と低気圧の間の圧力差、つまり圧力勾配が大きいほど、風は強くなります。 [ 48 ]したがって、低気圧の強い地域はより強い風と関連しています。

地球の自転によって生じるコリオリの力により、低気圧（ハリケーン、サイクロン、台風など）の周りの風は、北半球では反時計回り（反時計回り）の循環（風が内側に吹き、高気圧の中心から右に逸れる）となり、南半球では時計回りの循環（風が内側に吹き、高気圧の中心から左に逸れる）となります。[ 49 ]熱帯低気圧は、地理的な位置に基づいてのみハリケーンや台風と異なります。[ 50 ]熱帯低気圧は、中緯度低気圧とは根本的に異なります。[ 51 ]ハリケーンは大西洋と北東太平洋で発生する嵐で、台風は北西太平洋で発生し、熱帯低気圧は南太平洋またはインド洋で発生します。[ 50 ] [ 52 ]陸地との摩擦により低気圧に流れ込む風が遅くなり、風は中心に向かってより内側、つまりより地衡的に流れるようになります。 [ 48 ]竜巻はコリオリの力に直接影響されるには小さすぎたり、持続時間が短すぎたりすることが多いですが、低気圧から発生した場合はその影響を受ける可能性があります。[ 53 ] [ 54 ]

参照

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